前言

中国牧区占国土面积的45.1%，多处于干旱、半干旱地区，水资源短缺，无灌溉则无人工草业，草畜平衡矛盾突出，超载过牧和农耕经济蚕食是造成草原生态退化的主要人为因素。国内外草原畜牧业发展的实践表明：发展牧区水利，通过在有水资源条件的地区建设适宜规模的灌溉人工草地，增加优质饲草料供给，能够集中解决牲畜的补（舍）饲问题，构建种植、放牧、饲养相结合的集约化、规模化、社会化和专业化现代草原生态畜牧业发展模式。通过降低天然草地放牧强度，减少牲畜对天然草原的过度采食和践踏，依靠大自然的自我修复能力，逐步改善草原生态退化状况。因此，牧区草原生态退化问题逐渐由解决草畜平衡问题演变为解决水-草-畜平衡问题。2010年以后，随着灌溉人工草地的快速发展，水-草-畜平衡矛盾逐渐突出，需要深入研究水土资源的承载能力、牧区社会经济增长的极限和草原生态系统管理问题。水土资源不匹配，加之农作物种植与灌溉人工草地种植之间的博弈，解决水-草-畜平衡的问题逐步扩展为解决水-土-草-畜平衡问题。

针对灌溉人工草地发展面临的水-土-草-畜多要素平衡调控这一科学问题，研究灌溉人工草地建植对草地生态系统中水资源、土地资源、饲草资源、牲畜等多要素联动机制，建立水-土-草-畜平衡调控方法；集成草原牧区灌溉人工草地高效用水技术；提出典型牧区灌溉人工草地水-土-草-畜平衡调控管理阈值与模式，提高水资源利用效率和草地畜牧业生产经济效益，逐步消除草原超载过牧现象，为牧区经济持续发展和草原生态环境保护提供科技支撑是我们的研究目标。

灌溉人工草地建植规模是草畜平衡调控的关键因子，而水资源是限制灌溉人工草地发展的第一要素，因此水资源成为影响草畜平衡及草原畜牧业发展的重要因素，逐渐发展形成了“以水定草，以草定畜”的水-草-畜平衡理念。土地资源是限制灌溉人工草地发展的第二要素，如今牧区大部分适宜耕种的土地用来种植粮食作物，粮食作物与饲草料作物种植之间的博弈愈发激烈，部分牧区出现想发展灌溉人工草地却无地可用的现象。特别是青藏高原牧区，地高水低，土地资源是限制灌溉人工草地发展的重要因素之一。因此，“以水土定草，以草定畜”的水-土-草-畜平衡理念应运而生。

从水-土-草-畜平衡发展来看，灌溉人工草地发展规模是平衡调控的核心，亦是调控的关键因子。在调控过程中涉及到水土资源优化配置、人工草地与天然草地耦合配置、粮经饲种植结构调整、牲畜饲养规模等因素，同时，牧区水资源、土地资源和草地资源开发利用将对草原生态系统及水循环系统形成新的影响与相互反馈作用。牧区水-土-草-畜系统是一个涉及水土资源系统、生态环境系统和社会经济系统的复合大系统，其水资源、土地资源、饲草资源和牲畜4要素既相互影响又相互制约，尤其是灌溉人工草地建植条件下，使水、土、草、畜4要素之间关系更加复杂与紧密，如：灌溉对自然水循环过程的干扰、粮经饲种植结构调整、人工饲草参与下的草畜平衡影响、天然草原生产和生态功能的变化等，但目前水-土-草-畜要素之间的动态变化关系仍不清晰。水-土-草-畜系统平衡是一种状态，在不同发展阶段水-土-草-畜平衡调控指标是变化的，系统的经济、生态和社会效益也相应变化，故在不同发展阶段及情景模式下，水-土-草-畜平衡调控也具有阈值的特性，通过不同情景水-土-草畜平衡调控分析，定量化研究典型牧区水-土-草-畜平衡调控阈值，实现牧区水-土-草-畜的动态平衡发展。

自2003年起，在科技部社会公益类项目“西北牧区水-草-畜平衡与生态畜牧业模式研究（2002DIB50109）”、科技部农转项目“呼伦贝尔灌溉人工草地节水与水-草-畜平衡技术研究（2008GB23320435）”、“内蒙古自治区新增4个千万亩节水灌溉工程科技支撑项目（20121036）”、水利部科技推广计划项目“西北牧区水-草-畜平衡管理和饲草料地节水增效技术示范与推广（TG1401）”、中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室团队重点研究课题“牧区水-土-草-畜联动机制与平衡调控研究（SKL2018ZY01）”等项目支持下，对荒漠化草原牧区典型饲草料作物耗水量及耗水规律、灌溉技术参数、灌溉制度优化等进行了深入研究，将饲草料作物节水灌溉与管理技术整合，集成了荒漠化草原牧区灌溉人工草地高效用水技术；在此基础上开展牧区水-土-草-畜平衡联动机制、理论基础、水-土-草-畜平衡调控模型构建与软件系统开发，初步建立了牧区水-土-草-畜平衡调控理论基础与方法。本书对这些研究成果进行了系统的总结，比较全面地阐述了灌溉人工草地高效用水技术，灌溉人工草地建植条件下水-土-草-畜系统平衡及调控方法与成果应用。

本书共7章，第1、第2章综述了草原生态保护、灌溉人工草地高效用水和水-土-草-畜平衡研究现状及其发展趋势；第3、第4章针对牧区面临的水-土-草-畜平衡矛盾问题，从牧区人类社会生产力对天然草原生态系统干预和影响的角度出发，分析天然草原系统演变历程及存在问题，在牧区灌溉人工草地高效用水技术研究的基础上，提出牧区水-土-草-畜平衡调控理论基础与方法，构建牧区水-土-草-畜平衡调控模型；第5章以鄂托克前旗为典型牧区，进行模型参数确定和水-土-草-畜平衡计算，最终确定典型牧区水-土-草-畜平衡调控阈值；第6章依据典型牧区水-土-草-畜平衡调控阈值及相关研究成果，合理确定我国牧区农牧业发展规模、牲畜饲养规模及灌溉人工草地建设模式，并对全国牧区灌溉人工草地建设效益和草原畜牧业发展的综合效益进行了分析与预测；第7章对未来研究趋势进行展望。

在课题研究及全书撰写过程中，李和平负责全书的内容研究与统稿工作；第1章由李和平、鹿海员和王军负责编写；第2章由鹿海员、王军和曹雪松负责编写；第3章由郑和祥、佟长福、白巴特尔、曹雪松负责研究与撰写；第4章由鹿海员、李和平和王军负责研究与撰写；第5章由鹿海员、李和平和王军负责研究与撰写；第6章由李和平、鹿海员、佟长福、郑和祥、王军负责撰写。第7章由李和平、鹿海员、郑和祥、佟长福负责撰写。

在本书撰写过程中，得到了水利部牧区水利科学研究所、中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室领导和科研工作者的支持；同时感谢鄂尔多斯市水利局和鄂托克前旗水务与水土保持局的领导及相关工作人员在野外试验调研、资料收集等方面的支持与配合；本书第6章涉及全国牧区成果是在《全国牧区水利发展规划》的基础上完成，感谢全国牧区水利发展规划编制组及涉及13个省（自治区）和新疆生产建设兵团相关工作人员的支持。同时，感谢张松在攻读硕士学位期间做了大量的试验研究工作。本书参考和引用了一些专著和技术文献！在此一并表示诚挚的感谢。

由于时间和水平有限，书中难免存在疏漏之处，恳请读者批评指正！

作者
2019年3月
于呼和浩特